Detection of parity-mixed Cooper pairs in atomic layer superconductors without inversion symmetry

空間反転対称性の破れた超伝導体では、超伝導を担うクーパー対が偶奇パリティの混じったものとなるとされ、空間反転対称性の破れの直接の帰結である重要な特徴とされる。このことを実験的に確かめるため、本研究は面直または面内の空間反転対称性の破れた「原子層超伝導体」において磁場中・極低温走査トンネル顕微鏡（STM）による詳細な分光測定を行う。2022年度にはNbSe2の電荷密度波（CDW）の研究で大きく進展した。2021年度にSTMの性能評価の一環としてNbSe2のSTM測定を行ったおり、そこで取得した高解像度STM像の解析を行ったところ、電荷密度波が局所的に3×3周期の2種類の整合構造をとり、それが互い違いの三角形ドメイン構造を作っている様子を明瞭に可視化することに成功した。そのドメイン構造は1980年前後に中西・斯波らが発表したランダウ自由エネルギーに基づく理論で予想されていたことを見出し、時間依存ランダウ・ギンツブルグ理論にもとづくシミュレーションを行って実験的なドメイン構造をよく説明することを確かめた。また、半導体表面の原子層超伝導体として、異方的超伝導が示唆されているシリコン基板上のスズ原子層の作製と測定を試みた。ホウ素が析出したSi(111)表面を使うことにより、スズ原子層特有のモット絶縁体ギャップが減少し金属に近づくことは確認されたが、超伝導が発現する試料は得られなかった。超伝導ニオブ探針のテストも実施した。Au(111)表面で（探針の）超伝導ギャップを観測できたが、測定中に探針先端が飛んでしまい、本番実験に用いることはできなかった。セレン蒸着用の真空装置に関しては、薄膜製作に取り掛かる前に、試料搬送機構の製作を行った。

空間反転対称性の破れた超伝導体では、超伝導を担うクーパー対が偶奇パリティの混じったものとなるとされ、空間反転対称性の破れの直接の帰結である重要な特徴とされる。このことを実験的に確かめるため、本研究は面直または面内の空間反転対称性の破れた「原子層超伝導体」において磁場中・極低温走査トンネル顕微鏡（STM）による詳細な分光測定を行う。2022年度にはNbSe2の電荷密度波（CDW）の研究で大きく進展した。2021年度にSTMの性能評価の一環としてNbSe2のSTM測定を行ったおり、そこで取得した高解像度STM像の解析を行ったところ、電荷密度波が局所的に3×3周期の2種類の整合構造をとり、それが互い違いの三角形ドメイン構造を作っている様子を明瞭に可視化することに成功した。そのドメイン構造は1980年前後に中西・斯波らが発表したランダウ自由エネルギーに基づく理論で予想されていたことを見出し、時間依存ランダウ・ギンツブルグ理論にもとづくシミュレーションを行って実験的なドメイン構造をよく説明することを確かめた。また、半導体表面の原子層超伝導体として、異方的超伝導が示唆されているシリコン基板上のスズ原子層の作製と測定を試みた。ホウ素が析出したSi(111)表面を使うことにより、スズ原子層特有のモット絶縁体ギャップが減少し金属に近づくことは確認されたが、超伝導が発現する試料は得られなかった。超伝導ニオブ探針のテストも実施した。Au(111)表面で（探針の）超伝導ギャップを観測できたが、測定中に探針先端が飛んでしまい、本番実験に用いることはできなかった。セレン蒸着用の真空装置に関しては、薄膜製作に取り掛かる前に、試料搬送機構の製作を行った。